5G在智能電網巡檢和測溫中的探析

于子涵

【摘要】 ? ?5G網絡是十四五期間智能電網建設的重要力量，5G通信為電網提供更加快捷、高效的通信服務，5G技術與智能電網巡檢機器人自動巡檢相結合，實現智能化無人巡檢，5G技術與無線無源測溫結合應用，實現變電站設備、線路實時溫度監測，提高智能電網的運維質量和運維效率，降低運維成本，提高電網安全可靠性。

【關鍵詞】 ? ?智能電網 ? ?5G網絡 ? ?巡檢機器人 ? ?無線無源測溫

一、5G在智能電網巡檢和測溫中探析概述

智能電網是以應用集成、高速的雙向通信網絡為基礎，結合傳感測量技術和設備技術，實現對電力流和信息流的高度融合，提升電網的自動化運行能力，提高電網的運行穩定性。

5G網絡是十四五“新基建”智能供電園區的重要力量，5G通信為可靠的電網提供更加便捷的電力服務，5G技術同時也是推動電力產業轉型升級和提質增效的關鍵支撐技術。5G技術數據傳輸速率遠遠高于蜂窩網絡，最高可達10Gbit/s，比4G蜂窩網絡快100倍。較低的網絡延遲低于1毫秒，超大網絡容量，提供千億設備的連接能力，滿足物聯網通信，可在連續廣域覆蓋和高移動性下用戶體驗速率達到100Mbit/s。

5G技術與變電站巡檢機器人自動巡檢相結合，在變電站附近建設5G信號基站，配置巡檢機器人通過5G信號實現巡檢任務的派發和執行，通過預設任務計劃或單獨指令開展設備巡檢工作，巡檢機器人配置高清攝像頭和遠紅外攝像頭，巡檢機器人采用AI人工智能技術自動識別變電站設備表計和設備報警信號，對巡檢設備狀態自動識別，對設備異常情況自動篩選和識別，生產成巡檢記錄，并報送調度中心，以機器替人工，調高巡檢效率，降低人工成本。

5G技術與一體式測溫項目相結合，將變電站內設備、線路配置無線無源一體式測溫裝置，通過5G信號實現測溫裝置實時信息的24小時不間斷上傳，實現變電站主要設備溫度信息一體式測溫，完成主要設備測溫信息的實時更新。

二、關鍵技術探析

2.1智能電網

十四五期間迎來智能電網快速發展期，智能電網是在常規電網的基礎上衍生而來，通過融入自動化技術、信息化技術、5G、人工智能、大數據等技術，將電網運行水平整體提升，減少對人工依賴，逐步實現智能化。

智能電網具備更加安全可靠的保證系統，以提高輸送電能質量為基礎，盡可能避免設備故障或者安全事故，遇到電網設備故障能自動識別故障類型并立即做出預判，減少事故范圍，在最短的時間內恢復電網正常運行。智能電網更加集成、兼容，智能電網融合了電力、通信、自動化、信息化、物聯網、大數據等多種新技術，將數據進行整合和梳理，建立統一的電力數據標準，對電力數據進行分類，減少信息孤島效應，不斷優化電網的管控能力，將動態數據集成在數據中心，實現關鍵性數據調取。

實現智能電網主要要依靠關鍵技術，包括通信技術、云計算技術、智能儀表、智能傳感裝置，通過布置大量的傳感器，實現萬物互聯，實現物與物之間的通信和數據交換，巡檢機器人和一體式無線無源測溫作為其中一個組成部分用于實踐智能電網建設。

2.2 5G網絡技術、覆蓋及5G設備組網方式

5G網路技術具備增強型移動寬帶eMBB 、海量機器類通信mMTC 和超可靠低時延通信uRLLC等特性，增強了無線的網絡安全性、可靠性和確定性。通過5G網絡可滿足智能電網的自動巡檢和無線測溫數據實時回傳的需求。

在智能電網中采用多條天線同時傳輸的技術，能夠對無線網絡進行更廣闊的覆蓋，根據該項目5G信號覆蓋需求，分別建設1處宏站，1處室分進行整體覆蓋。室分設備主要通過配置BBU和RRU，BBU、RRU之間通過光纜連接，實現變電站區域內5G信號全覆蓋。

2.3巡檢機器人自動巡檢

變電站未來發展趨勢是用機器取代人工，變電站通常采用巡人工巡檢，巡檢時間、巡檢頻次和巡檢質量都無法得到保證。

通過在110kV變電站110kV室、35kV室、控制室、變壓器室、電容器室等配置輪式巡檢機器人或軌道式巡檢機器人，完成變電站日常巡檢和特殊巡檢，提升巡檢質量，解放勞動力，提高巡檢效率，有效避免了因巡檢人員專業技術水平不強而未能發現缺陷和隱患的問題，推進了無人化變電站的發展，提高巡檢自動化和智能化程度。

在巡檢機器人內配置高清可見光相機、紅外熱成像儀、高畫質的攝像機、局部放電等設備，通過驅動系統、定位系統、模塊化設計功能、圖像識別功能、多傳感器融合技術、圖像智能識別與分析技術和巡檢報告自動生成等功能，提前發現電力設備安全隱患和設備故障，對變電站內環境進行實時監測，多角度、多方位進行巡視，能夠精準定位巡檢位置，判斷柜體指示燈狀態、分合閘狀態、儀表讀數等設備運行狀態，對設備進行紅外測溫，實現設備致熱現場檢測與缺陷診斷，通過高畫質的攝像機對巡檢過程進行全程拍攝，實現不同時刻、不同位置配電柜的局放監測。

電力巡檢機器人主要由檢測層、傳輸層和接收層組成，檢測層主要由定位系統、云臺控制系統、紅外采集系統、可見光采集系統組成，傳輸層主要通過5G網絡實現數據傳輸和控制信號的傳送，接收層主要通過客戶端對傳送的數據進行接收并發出指令。通過5G信號實現巡檢機器人巡檢任務派發，機器人對巡檢信息進行自動識別、篩選，對巡檢內容和結果通過5G信號實現巡檢記錄上傳，可以實現預設任務計劃和臨時指令兩種模式的巡檢工作，巡檢結束后自動形成巡檢記錄單，對巡檢發現問題的設備照片和視頻進行實時回傳。

電力巡檢機器人對變電站相關電力數據獲取、傳輸、分析預警、決策起到了至關重要的作用，并在應用現場凸顯其優勢，不受惡劣天氣、交通等極端情況影響，隨時掌控變電站運行狀態。

2.4一體式無線無源測溫

變電站電氣設備長期處于運行過程，電氣設備連接部位會因老化和接觸電阻過大而發熱，進而導致接頭異常升溫甚至引發燃爆事故。變電站內開關柜電氣設備安裝密集，一旦發生事故會引發對應出線大量電氣設備損壞，出線線路停電，帶來了巨大的經濟損失，隨著近些年傳感器技術日臻完善，大數據分析技術快速發展，無線測溫技術在輸變電設備應用技術已是非成熟。主要的測溫方式有紅外測溫、電池供電測溫、CT取電式測溫、電場能測溫，結合變電站和線路的特點和應用場景，選用無線無源CT取電式測溫和電場能測溫兩種方式相結合，在變電站主要設備和線路上實現一體式無線測溫。

每個溫度傳感器帶有唯一的編碼，通過接觸式測溫，主要在變電站設備、線路配置無線無源一體式測溫裝置，利用變電站設備和線路自帶的電壓和電流為測溫模塊取電，避免電網運行時因更換電池而被迫停電的問題，為后期的系統運行維護節省了維修成本，可實現-40～+150℃范圍內的測溫。

溫度監測點主要為斷路器觸頭、電纜接頭、變壓器接線柱及周邊桿塔電纜接頭，每個觸頭各配置一個無線無源測溫模塊，通過所有監測點數據通通過5G信號實現測溫裝置實時信息的24小時不間斷上傳，實現變電站主要設備溫度信息一體式測溫的，完成主要設備測溫信息的實時更新。

三、預期效果分析

以110kV電壓等級變電站為應用對象，在變電站附近搭建5G基站，實現5G信號的全覆蓋，在變電站內配置電力巡檢機器人，通過5G網絡實現巡檢機器人的自動巡檢、特殊巡檢等工作，在變電站主要電氣設備和線路上配置一體式無線無源測溫模塊，通過5G實現測溫裝置的24小時不間斷測溫功能，為智能電網的發展提供了可靠的關鍵技術支撐。

四、結束語

綜上所述，5G技術在智能電網的相關領域應用越來越廣，越來越寬泛，而電力巡檢機器人和一體式無線無源測溫作為智能電網應用的一小部分，通過探析，推動變電站運維向無人化方向發展，極大提高巡檢效率和巡檢質量，彌補了惡劣環境、惡劣條件人工巡檢存在的問題，降低運維成本，提高電網安全可靠性，具有廣闊的應用前景。

參 ?考 ?文 ?獻

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